Исследователи, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), обнаружили в своих опытных данных нечто примечательное. Анализируя материалы, собранные с 2016 по 2018 годы при помощи детектора CMS, они выявили индикаторы существования топония — уникального состояния, в котором топ-кварк и его античастица, анти-топ-кварк, кратковременно объединяются.
Топ-кварк отличается значительной массой, превосходя протон в 184 раза. В условиях БАК протоны сталкиваются при высоких скоростях, что иногда приводит к возникновению пар топ-кварка и анти-топ-кварка. Эти пары зачастую быстро распадаются, но ученые давно предполагали возможность кратковременного образования топония. Недавние данные указывают на избыточное количество таких пар при самых низких уровнях энергии, что может свидетельствовать о существовании топония.
Для чего это важно? Исследователи стремятся подтвердить свою основополагающую теорию о частицах — Стандартную модель. Если топоний действительно существует, это может показать, насколько точна теория, или подсказать о наличии неизвестных частиц, таких как дополнительные бозоны Хиггса. Эти бозоны, если они имеются, имеют тенденцию взаимодействовать с топ-кварками и оставлять заметные следы в детекторах. Нынешнее количество пар топ-кварков превысило ожидания, особенно при самых минимальных уровнях энергии. Ученые подсчитали вероятность появления топония как 8,8 пикобарна, и степень их уверенности составляет 85%. Точность превышает пять сигма, что практически исключает случайность. Однако для окончательного подтверждения планируется провести дополнительные испытания с детектором ATLAS.
Топоний не просто очередная частица; это нечто крайне нестандартное. Его размер может быть меньше 0,1 фемтометра — настолько мал, что это трудно даже представить. Существуют схожие пары частиц, такие как чармоний и боттомоний, однако топоний является наименьшим среди них. Более того, топ-кварк в его составе практически мгновенно распадается на иные частицы, а не исчезает, как это происходит с другими парами. Если ученые сумеют доказать существование топония, это станет последним элементом в коллекции подобных пар и поможет глубже понять законы микромира. На данный момент команды CMS и ATLAS усердно проводят исследования, перед которыми стоит еще множество экспериментов, чтобы добиться окончательной ясности.
Источник: iXBT
